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Bau
mer
ele
ctric
Induktive Analogsensoren
Induktive Analogsensoren
Bau
mer
ele
ctric
Induktive Analogsensoren
1. Messtechnik-Grundlagen
2. Technologie-Grundlagen
3. Installationstipps und Fehlerquellen
4. Die Baumer electric Produktpalette
5. Mitbewerber
6. Märkte / Anwendungen
Wie präzis ist präzise?
Bau
mer
ele
ctric
Induktive Analogsensoren
Messtechnik-Grundlagen
Bau
mer
ele
ctric
Induktive Analogsensoren Messtechnik-Grundlagen
Die wichtigsten Spezifikationen zusammengefasst
Linearität
Ansprechzeit
Grenzfrequenz
Wiederhol-genauigkeit
Temperaturdrift
Auflösung
Bau
mer
ele
ctric
Induktive Analogsensoren
Bau
mer
ele
ctric Linearitätsabweichung
Definition :Das wirkliche Messsignal weicht von einer geraden, proportional ansteigenden Linie ab.
Diese Abweichung wird in % vom Messbereichs-Endwert oder als absoluter Messwert ausgewiesen.
Messtechnik-Grundlagen
Typischer Signalverlauf
Linearitäts-Abweichung
Bau
mer
ele
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Induktive Analogsensoren
Bau
mer
ele
ctric Ansprechzeit t (Messgeschwindigkeit)
Definition :Die Ansprechzeit spezifiziert die Zeit die ein Signal benötigt, um von 10% bis 90% des effektiven Messwertes zu gelangen.
Beim Einsatz von µ-Controllern spezifiziert die Ansprechzeit auch die Zeit bis am Signalausgang ein stabiles Signal anliegt.
10%
90%
Abstand zum Objekt
Ausgangs-signal
Messtechnik-Grundlagen
t
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Induktive Analogsensoren
Bau
mer
ele
ctric Grenzfrequenz
Definition :Die Grenzfrequenz spezifiziert den Wert, wenn das Ausgangssignal um 3 db (ca. 30%) tiefer ist, als der wirkliche, stabile Ausgangspegel
Grenzfrequenz ≈ 0,35 / Ansprechzeit (gilt nur für Sensoren ohne µ-Controller)
70%
0 Hz 100 Hz 1000 HzA
usga
ng
Messtechnik-Grundlagen
100%
Bau
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Induktive Analogsensoren
Bau
mer
ele
ctric
Messtechnik-Grundlagen
Wiederholgenauigkeit R
Definition :Die Wiederholgenauigkeit legt die Differenz aller Messungen auf ein stationäres Objekt fest, die während 8 Stunden, bei einer Umgebungstemperatur von 23°C ausgeführt werden
(Gemäs Norm: IEC 60947-5-2)
Hinweis: Vor der Messung werden die Sensoren auf Raumtemperatur aufgewärmt!
Zeit
Aus
gang
R
Bau
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Induktive Analogsensoren
Bau
mer
ele
ctric
Messtechnik-Grundlagen
Temperatur-Abweichung 1T1
T2
Typischer Signalverlauf
Definition :Diese Kenngrösse spezifiziert die Messwertabweichung, welche durch eine Veränderung der Umgebungstemperatur (Δ T) verursacht wird.
Diese Abweichung wird in % vom Messbereichs-Endwert oder als absoluter Messwert ausgewiesen.
Bau
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Induktive Analogsensoren
Temperatur-Abweichung 2
Messabweichung [%] bei maximaler Messdistanz
Temperatur °C
Mes
sabw
eich
ung
/ % (E
ndw
ert)
Messtechnik-Grundlagen
Bau
mer
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Induktive Analogsensoren Messtechnik-Grundlagen
Auflösung (dynamisch/statisch, DA-Wandler Ausgang)
Typischer Signalverlauf
Definition :Die Auflösung spezifiziert die kleinste Distanz, welche am Signalausgang eine Veränderung verursacht. Da das elektrische Rauschen im Normalfall kleiner ist, als der kleinst mögliche Schritt eines AD-Konverters, wird die Auflösung nur durch den AD-Konverter beeinflusst.
Auflösung
Ausg
angs
sign
al
Primärsignal
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Induktive Analogsensoren Messtechnik-Grundlagen
Beispiel: Vibrationsmessung auf einer Spindel
Messung von Vibrationen auf einer sich drehenden Spindel, mit einem linearisierten Signalausgang
Umdrehungsgeschw.: 30‘000 U/min
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Induktive Analogsensoren
Bau
mer
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Messtechnik-Grundlagen
Auflösung (dynamisch, analog aufgebauter Ausgang)
Typischer Signalverlauf
Definition :Die Auflösung spezifiziert die kleinste Distanz, welche am Signalausgang eine Veränderung verursacht. Bei dynamischer Messung ist einer sehr hohe Abtastratenotwendig, wodurch das elektrische Rauschen nicht herausgefiltert werden kann. Aus diesem Grund wird die Auflösung primär durch das Rauschen beeinflusst.
Auflösung
Ausg
angs
sign
al
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Induktive Analogsensoren
Bau
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Messtechnik-Grundlagen
Auflösung (statischer, analog aufgebauter Ausgang)
Typischer Signalverlauf
Definition :Die Auflösung spezifiziert die kleinste Distanz, welche am Signalausgang eine Veränderung verursacht. Bei statischen Objekten kann mit tiefer Abtastrate gearbeitet werden, wodurch hoch-freqeuntes Rauschen herausgefiltert werden kann. Die Auflösung wird somit wesentlich weniger durch elektr. Rauschen beeinflusst.
Auflösung
Ausg
angs
sign
al
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Induktive Analogsensoren
Bau
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Messtechnik-Grundlagen
Wie präzis ist präzise?
Definition :Die Genauigkeit einer Messung kann als “Summe aller Fehler” spezifiziert werden:
+ Auflösung
+ Linearität
+ Temperatur-Abweichung (Δ T)
+ Materialeigenschaften (Metallgefüge, etc.)
+ Montage / Umgebung (Δ T , Vibrationen, etc.)
-------------------------
= Messgenauigkeit
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Induktive Analogsensoren
Ausgangsspannung = (f) TemperaturSpule Nr. 4 im Ms Gehäuse vergossen mit Nafturan
0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.007.508.008.509.009.50
10.0010.5011.00
0.00
00.
200
0.40
10.
601
0.80
01.
000
1.20
11.
400
1.60
11.
801
2.00
02.
201
2.40
02.
601
2.80
13.
000
3.20
13.
400
3.60
13.
801
4.00
04.
201 Abstand (mm)
Uaus (V)
Ausgangsspg. (V) Rt
Distanz [mm]
Uout [V]
Messtechnik-Grundlagen
IWRM 12U9704/S144mm Messbereich5 μm dynamische Auflösung1 μm statische Auflösung
Uout [V]
Distanz [mm]
IWRM 12Z8704/S144mm Messbereich5 μm dynamische Auflösung5 μm statische Auflösung
Linearisierte / Nicht-linearisierte Sensorsignale
Bau
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Induktive Analogsensoren
Wie kann ein lineares Ausgangssignal erzeugt werden?
IWRM 12Z8704/S14Linearer AusgangLösung 1
IWRM 12U8704/S14Nicht-Linearer Ausg.Lösung 2
Polynom: S = 27.43E-07 x X4 + 86.46 x X3 – 35.31E-03 x X2......
Messtechnik-Grundlagen
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Induktive Analogsensoren
Technologie-Grundlagen
Bau
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Induktive Analogsensoren Technologie-Grundlagen
Das Messprinzip von Induktiv-Analogsensoren
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Induktive Analogsensoren Technologie-Grundlagen
Gehäuse
Steckerelement / LED
Leiterplatte mit- Oszillator- Signalaufbereitung- Schutzbeschaltung, etc.
Kupferspule
Ferritkern
Montagehilfe
Kunststoff-Schutzkappe
Aufbau
Bau
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Induktive Analogsensoren Technologie-Grundlagen
Funktionsprinzip
El. Magn. FeldSpule
Schalenkern
Gehäuse Oszillatorfrequenz
Definition :Der metallene Bedämpfungskörper wird vom Sensor als „magnetische Last“ gesehen. Er beeinflusst die Amplitude des Oszillatorsignals. Die Oszillator-frequenz wird nicht beeinflusst.
Aktive Fläche
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Induktive Analogsensoren Technologie-Grundlagen
Funktionsprinzip
Messkopf Signalauswertung Ausgangsmodule
LCR-Schwingkreis
Gleich-richter
Tief-pass
Optional:Linearisierungs-
modul mit Mikrocontroller
Stromausgang(4..20 mA)
Spannungsausgang(0..10 V)
Spannungsausganglinearisiert (0..10 V)
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Induktive Analogsensoren Technologie-Grundlagen
Distanz [mm]
Ausg
angs
sign
al U
/ I
Distanz [mm]
Ausg
angs
sign
al U
/ I
Typische Signalkurven
Nicht linear
Bau
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Induktive Analogsensoren Technologie-Grundlagen
Signalbeeinflussende Faktoren
Distanz zwischen Sensor und Bedämpfungselement Material des BedämpfungselementsKonsistenz des Bedämpfungselements (z.B. Kohlenstoff-Gehalt)Installation (Vibration, Metallteile oder andere Sensoren zu nahe, etc.)Metallteile die ins Messfeld hineinragen
Bau
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Induktive Analogsensoren Technologie-Grundlagen
Der Einfluss verschiedener Metalle
Sn = 100 %Stahl 37
Messing
Aluminium
Sn = 45 %
Sn = 35 %
Sn = 70 %Rostfreier Stahl
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Induktive Analogsensoren Technologie-Grundlagen
Elektromagnetische Verträglichkeit EMV
Hoher Schutz durch cleveres Sensordesign– Keine abgeschirmten Kabel notwendig– Gehäuse muss mit Masse verbunden sein
Resistent gegen: – HF-Einkopplung von 10 V/m bei 150k – 1 GHz– Burst bis zu 3000 V– ESD bis zu 6 kV auf Kontakt und 8 kV über Luft
Bau
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Induktive Analogsensoren Technologie-Grundlagen
Damit die in der Dokumentation aufgeführten technischen Daten erreicht werden, müssen zwingend die Installationsvorschriften berücksichtigt werden!
Installationshinweise
Bau
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Induktive Analogsensoren Technologie-Grundlagen
Beim Einbau in ferromagnetischeMetalle muss der Wert X >/= 1/3 Snbetragen
In alle nicht-ferromagnetischen Metallekönnen die Sensoren bündig einge-baut werden
Der frontale Abstand zu Metall-Objekten muss mindestens 3 x Sn betragen
Der Sicherheitsabstand zum nächsten Sensor muss eingehalten werden
Quasibündige Installation
Bau
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Induktive Analogsensoren Technologie-Grundlagen
Teach-In Funktion
Bau
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Induktive Analogsensoren Technologie-Grundlagen
Auflösung bei durch Teach-In veränderten Ausgangskurven
Uout [V]
Sn
10
0
Auflösung = 5 µm
Hinweis:Die Auflösung verändert sich durch die Einschränkung des Messbereichs nicht! Sie basiert immer auf dem gesamten Messbereich.
Berechnung: Messbereich / 1024 = Auflösung (Die Werte im Datenblatt sind aufgerundet)
Werkseinstellung
Durch Teach-In veränderte Ausgangskurve
Bau
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Induktive Analogsensoren
Das Baumer electric Produktprogramm
Bau
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Induktive Analogsensoren Produktübersicht
Induktiv-Analog Sensoren
Zylindrische Ausführung Rechteckige Ausführung
IWRM.. IWRM.. IWFM../ IWFK
0..4 mm12 mm
0..8 mm18 mm
5..10 mm30 mm
0..2 mm8 mm
SnGrösse
0..2 mm6.5
0..1 mm4 mm
SnGrösse
0..4 mm18 mm
0..10 mm20 mm
0..4 mm12 mm
SnGrösse
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Induktive Analogsensoren Neuprodukte
Neues GehäusedesignErweiterte MessbereicheHöhere AuflösungenTeach-In FunktionZusätzlicher SchaltausgangEliminierung des Blindbereichs
Die wesentlichen Änderungen
Bau
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Induktive Analogsensoren Induktive Analogsensoren
Der kleinste induktive distanzmessende Sensor – IWRM 04U9701/S05
SchwingungsüberwachungVibrationserfassungDistanzmessungZentrierungPositionierungDoppelbogenkontrolleKantenführung
Bau
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Induktive Analogsensoren Induktive Analogsensoren
Messdistanz 0..2 mm
Auflösung 1 µm / 5 µm
Signalausgang 0..10 V 0..10 mANicht linear
Spez. Funktionen keine
Gehäusematerial Rostfreier Stahl
Artikelbezeichnungen IWRM 06U9501IWRM 06I9501IWRM 08U9501IWRM 08I9501
6.5- / 8 mm Analogsensor
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Induktive Analogsensoren Induktive Analogsensoren
Messdistanz 0..4 mm
Auflösung 1 µm / 5 µm
Signalausgang 0..10 V 4..20 mA
Spez. Funktionen Teach-InLinear / nicht lin.PNP, NO
Gehäusematerial Mess. vernickelt
Artikelbezeichnungen IWRM 12xxxxIWFM 12xxxIWRM 18xxx
12- / 18 mm Analogsensor
Bau
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Induktive Analogsensoren Induktive Analogsensoren
Messdistanz 0..8 mm
Auflösung 5 µm / 10 µm
Signalausgang 0..10 V 4..20 mANicht linear
Spez. Funktionen keine
Gehäusematerial Mess. vernickelt
Artikelbezeichnungen IWRM 18U9704IWRM 18I9704
18 mm Analogsensor
Bau
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Induktive Analogsensoren Induktive Analogsensoren
Messdistanz 0..10 mm
Auflösung 10 µm
Signalausgang 0..10 V, linearPNP, NO
Spez. Funktionen Teach-In
Gehäusematerial Kunststoff
Artikelbezeichnungen IWFK 20Z8704
20 mm Analogsensor
Bau
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Induktive Analogsensoren Zubehör
Teach-In Adapter
Manuelle Programmierung von Induktiv und UltraschallsensorenOptische FunktionsanzeigeEinfache Bedienung über Druck-Taste
Artikelbezeichn. Adapter US-IND-Ext-TeachIn M12
Bau
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Induktive Analogsensoren Zubehör
Sensofix - Montageelemente
Schnelle und individuelle Montage Für verschiedenste Sensoren verfügbar
Artikelbezeichn. Sensofix Serie 12 / 18 / 14 / 20 / 30
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Induktive Analogsensoren Zubehör
Stecker mit Verlängerungskabel
Ummantelung in PUR, halogenfrei Gerade und abgewinkelte Stecker Stecker M5..M12 mit 3..5 Polen Kabellänge 2..10 m
Artikelbezeichn. Sensofix Serie 12 / 18 / 14 / 20 / 30
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Induktive Analogsensoren
Mitbewerb
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Induktive Analogsensoren Mitbewerb
Die wichtigsten Mitbewerber in USA and Europa
Europe– Balluff – Omron – Contrinex– Telemecanique
USA– Balluff – Omron– Keyence– Contrinex
Mitbewerber mit High End Induktiv-Messsystemen– Micro Epsilon, DE– Monitran Ltd, UK– Bentley, USA– Vester, USA – Kaman, USA – Capacitec, USA
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Induktive Analogsensoren
Märkte / Anwendungen
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Induktive Analogsensoren
Bau
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Märkte / Anwendungen
VerschiebungPositionAusdehnungInd. Wegmessung
ZentrierungPositionNeigung
AuslenkungDeformationDurchbiegung
DimensionToleranzIdentifikation / SortierungKantenerkennung
VibrationDurchmesserRundlauf
DickeProfilerfassungBiegungDoppelbogen-Kontrolle
Einsatzbereiche
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Induktive Analogsensoren Märkte / Anwendungen
Die wichtigsten Marktsegmente TextilindustrieWerkzeugmaschinenVerkehr und TransportmittelGraphische IndustrieHandling und Industrieroboter SpezialmaschinenbauProzessindustrie
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Induktive Analogsensoren Märkte / Anwendungen
Teilefertigung in der Automobilindustrie
BeschreibungAufbau zur Testung von Baugruppen, Sensoren detektieren die Ventilposition in 0.2 bzw. 1 mm Distanz.
Nutzen / Vorteil– Effiziente Funktions-/Qualitätsprüfung
Mitbewerb– nicht bekannt
Produkt– IWRM 08U9501
Werkzeug
Sensor
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Induktive Analogsensoren Märkte / Anwendungen
R 2 4
1 3 5Side View
Top View
InductiveAnalog
F3000 Rennwagen – Schaltposition Erkennung
BeschreibungMit Sensor 1 wird über einen Konus die Position in X-Achse, mit Sensor 2 über einen drehbaren Exzenter die Position in Y-Achse erkannt.
Nutzen / Vorteil– Robustheit gegen Vibrationen / Temp. – Hohe Schalt-Zuverlässigkeit
Mitbewerb– nicht bekannt
Produkt– IWFM 12Uxxx
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Induktive Analogsensoren Märkte / Anwendungen
BeschreibungDurch sich änderndes Drehmoment wird der Abstand zwischen Sensor und Zylinder beeinflusst. Dadurch können z.B. defekte Lager, oder verklemmte Teile etc. festge-stellt werden.
Nutzen / Vorteil– Früherkennung von Beschädigungen– Kostengünstige, effiziente Lösung
Mitbewerb– nicht bekannt
Produkt– IPRM 12I9505/S14
Indirekte Drehmomentmessung an Förderbandantrieb